JP4116201B2

JP4116201B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4116201B2
Application number: JP20949299A
Authority: JP
Inventors: 眞一宮崎; 武太田; 和美山崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP2001030705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト層に、所定の偏平断面形状かつ波付け仕様を有するモノフィラメントコードを用いることにより、操縦安定性、乗り心地性、及び耐久性をバランスよく高めながら軽量化を達成した空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤのベルトコードとして、従来から細いスチールフィラメントの複数本を互いに撚り合わせた、所謂マルチフィラメントコードが広く使用されている。
【０００３】
これに対して、近年、ベルトコードをスチールの１本のモノフィラメントで形成することが提案されている。このモノフィラメントコードは、製造時の撚合わせ行程が不要であるなど安価であり、しかも曲げ剛性が高くベルト剛性を維持しつつ従来のマルチフィラメントコードに較べてスチール量を低く抑えることができるため、軽量化やコストダウンに大きなメリットがある。
【０００４】
。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、モノフィラメントコードは、長手方向に対する伸びが少なく柔軟性に劣るためコード折れが生じやすく耐久性に問題がある。しかも曲げ剛性が高く、エンベロープ特性を損ねるなど乗り心地性を低下させる反面、タイヤ軸方向に対する横剛性に劣りコーナリングフォースを不十分とするなど操縦安定性を損ねる傾向となる。従って、モノフィラメントコードをベルトコードとして用いたタイヤを実用化することはきわめて困難なものであった。
【０００５】
そこで本発明は、ベルトコードとして、所定の横長偏平断面をなしかつその断面の短軸方向および長軸方向の双方に波状の型付けを施したモノフィラメントコードを用いることを基本として、軽量化を達成しながら、操縦安定性、乗り心地性、及び耐久性をバランスよく向上しうる空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願の請求項１の本発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層とを具えた空気入りラジアルタイヤであって、
前記ベルト層は、金属製のベルトコードをタイヤ周方向に対して１５〜３０度の角度で配列した２枚のベルトプライからなりかつベルトコードをベルトプライ間で交差させるとともに、
前記ベルトコードは、コード高さＨをコード巾Ｗの０．６５〜０．９５倍とすることによりコード巾方向に長軸を有する横長偏平断面かつ断面積Ｓが０．０９〜０．２０mm² の１本のモノフィラメントからなり、しかも長軸をベルト層の巾方向に揃えて配されるとともに、
前記モノフィラメントは、短軸方向に波状の凹凸を繰り返す短軸方向型付けと、長軸方向に波状の凹凸を繰り返す長軸方向型付けとを有する非螺旋の２軸型付けが施される一方、
前記短軸方向型付けは、短軸方向の型付けピッチｐ１を３．０ｍｍ以上かつ型付け高さｈ１を前記型付けピッチｐ１の０．００２〜０．０５倍とし、しかも
前記長軸方向型付けは、長軸方向の型付けピッチｐ２を５．０ｍｍ以上かつ型付け高さｈ２を前記型付けピッチｐ２の０．００２〜０．０５倍としたことを特徴としている。
【０００７】
また請求項２の発明では、前記短軸方向型付けの型付けピッチｐ１は１０．０〜５０．０ｍｍ、かつ前記長軸方向型付けの型付けピッチｐ２は１０．０〜５０．０ｍｍとしたことを特徴としている。
【０００８】
また請求項３の発明では、前記ベルト層の半径方向外側に、バンド層が配されるとともに、該バンド層は有機繊維のバンドコードの複数本を引き揃えたテープ状の帯状プライをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋巻きすることにより形成されることを特徴としている。
【０００９】
また請求項４の発明では、前記バンドコードは、脂肪族ポリアミド繊維のコード、芳香族ポリアミド繊維のコード、ポリビニルアルコール繊維のコード、ポリエチレンテレフタレート繊維のコード、ポリエチレンナフタレート繊維のコード、又は脂肪族ポリアミド繊維のヤーンと芳香族ポリアミド繊維のヤーンとを撚り合わせた複合コードであることを特徴としている。
【００１０】
また請求項５の発明では、前記タイヤ断面高さＴＨと、タイヤ巾ＴＷとの比である偏平率ＴＨ／ＴＷが０．６５以下であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１において、本発明の空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）は、トレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびるサイドウオール部３と、各サイドウオール部３の内方端に位置するビード部４とを具え、本例では、タイヤ断面高さＴＨとタイヤ巾ＴＷとの比である偏平率ＴＨ／ＴＷを０．６５以下とした偏平乗用車用タイヤである場合を例示している。
【００１２】
また前記タイヤ１には、前記ビード部４、４間にカーカス６が架け渡されるとともに、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方にはベルト層７が周方向に巻装される。
【００１３】
前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至る本体部６Ａと、ビードコア５の周りで折り返される折返し部６Ｂとを有し、またこの本体部６Ａと折返し部６Ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配される。
【００１４】
また前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では２枚のカーカスプライ６ａ、６ｂから形成され、カーカスコードとしては、特に規制されないが、乗用車用タイヤとしては、脂肪族ポリアミド繊維（例えばナイロン）、芳香族ポリアミド繊維（例えばアラミド）、ポリビニルアルコール繊維（例えばビニロン）、ポリエチレンテレフタレート繊維（例えばポリエステル）、およびポリエチレンナフタレート繊維（例えばポリエチレン２−６ナフタレート）などの有機繊維材料からなる所謂テキスタイルコードが好適に採用できる。なお複数の金属製フィラメントを撚合わせたマルチフィラメントコードも要求に応じて用いうる。
【００１５】
次に、前記ベルト層７は、金属製のベルトコード１０をタイヤ周方向に対して１５〜３０度の角度で配列した２枚のベルトプライ７ａ、７ｂからなり、各ベルトプライ７ａ、７ｂは、ベルトコード１０がプライ間で互いに交差する向きに重置している。
【００１６】
そして、前記ベルトコード１０は、図２、３に略示するように、１本のモノフィラメント１０Ａから形成される。このモノフィラメント１０Ａは、コード高さＨをコード巾Ｗの０．６５〜０．９５倍とすることによりコード巾方向に長軸を有する横長偏平断面をなし、その長軸をベルト層７の巾方向に揃えて配置している。
【００１７】
また、このモノフィラメント１０Ａには、短軸方向に波状の凹凸を繰り返す短軸方向型付けＸ１と、長軸方向に波状の凹凸を繰り返す長軸方向型付けＸ２とを有する非螺旋の２軸型付けが施される。この時、前記短軸方向型付けＸ１において、短軸方向の型付けピッチｐ１は３．０ｍｍ以上、かつ型付け高さｈ１は前記型付けピッチｐ１の０．００２〜０．０５倍とする。また長軸方向型付けＸ２においては、長軸方向の型付けピッチｐ２は５．０ｍｍ以上、かつ型付け高さｈ２は前記型付けピッチｐ２の０．００２〜０．０５倍としている。なお図３には、便宜上、ｐ１＝ｐ２の場合を例示しているが、ｐ１≠ｐ２であっても良い。
【００１８】
このように、モノフィラメント１０Ａを横長偏平の断面形状とし、しかもその長軸をベルト層７の巾方向に揃えて配置している。従って、タイヤ軸方向に対しては、実質的にベルトコード１０の打ち込み本数を増加したのと同様に、変形しにくくなるなどベルト層７の面内剛性が大巾に高まり、コーナリングパワーを増加させるなど操縦安定性を大巾に向上できる。これに対して、タイヤ半径方向に対しては、偏平化によって曲がりやすくしなやかとなるなど、ベルト層７の半径方向内外への曲げ剛性（面外剛性）が低く抑えられ、エンベロープ特性が高まるなど乗り心地性が改善される。このように、従来、背反した操縦安定性と乗り心地性とをバランスよく改善することが可能となる。
【００１９】
そのために、前述のごとく、前記コード高さＨとコード巾Ｗとの比である偏平率Ｈ／Ｗを０．６５〜０．９５とする必要があり、０．９５を越えると操縦安定性と乗り心地性との前記改善効果が発揮されなくなる。逆に０．６５未満の時、偏平化しすぎてフィラメントの加工時に強度低下を招きやすくなる。
【００２０】
ここで、ベルト層７としての必要な剛性や強度を確保するためには、前記モノフィラメント１０Ａは、その断面積Ｓを０．０９〜０．２０mm²とすることが不可欠である。この断面積Ｓの範囲は、通常のマルチフィラメントコード（所謂スチールコード）におけるフィラメント１本当たりの通常の断面積が０．０５mm²程度であるのに対して極めて大ではあるが、マルチフィラメントコードの通常の断面積（各フィラメントの断面積の総和）が０．２５mm²程度であるのに対してその８０％以下程度と、スチール量が減じられ軽量化やコストダウンが図られる。
【００２１】
なお断面積Ｓが０．０９mm²未満の時、コード打ち込み数を増加させたとしても剛性や強度が不足するなど十分なコーナリングパワーが確保できず、操縦安定性が改善できない。また０．２０mm²を越えると、剛性が過大となるため乗り心地性が著しく悪化し、しかも１本あたりのコードが太くなりすぎ、残留応力が上昇するなど耐久性の急激な悪化を招く。なお、一般に前記断面積Ｓとコード打ち込み数Ｎ（本／５ｃｍ）との積Ｓ×Ｎを４．０〜６．５（mm²・本／５ｃｍ）とするのが良い。
【００２２】
さらに、前記モノフィラメント１０Ａでは、前述の如く、短軸方向型付けＸ１と長軸方向型付けＸ２とを有する非螺旋の２軸型付けを施している。従って、特にコードに作用する圧縮歪みに対してしなやかに対応でき、コード折れが効果的に抑制される。
【００２３】
しかも、この２軸型付けは、例えば螺旋状の型付けとは異なり、伸縮時にコードのねじれが少ないという利点がある。すなわち、伸縮に際しても、横長偏平断面の向きが安定して保持されるため、この横長偏平断面のモノフィラメント１０Ａが有する前記効果、すなわち操縦安定性と乗り心地性とをバランスよく改善する効果を最大限に発揮することが可能となる。
【００２４】
さらに、この２軸型付けは、螺旋状の型付けに比べ、モノフィラメント１０Ａが型付けの中心線Ｊ近傍に分布する度合いが高いため、ベルトプライ７ａ、７ｂ間相互においてベルトコード１０、１０間が著しく近接してゴム剥離やコード間の擦れが生じる等の問題を回避することができる。詳しく説明すると、螺旋状の型付けでは、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、モノフィラメントｆが、絶えずピッチ円ｅに接しながら周回するなど中心線Ｊから最大距離を隔てて分布する。これに対して２軸型付けでは、図３の各位置Ｑ１〜Ｑ５における断面を図５（Ａ）〜（Ｅ）に図示するように、中心線Ｊからの振れが最大となる本例では前記位置Ｑ２、Ｑ４以外では、モノフィラメント１０Ａは、ピッチ円ｅよりも内側に分布する。すなわち、螺旋状の型付けに比べ、隣り合うベルトコード１０、１０が最接近する機会が著減するとともに、コード間距離が相対的に大きくかつ安定化し、従って、ゴム剥離やコード間の擦れが防止されるのである。
【００２５】
また、前述の伸縮時のコードねじれが少ないことにより、型付けピッチｐ１、ｐ２を大（ピッチ数が小）かつ型付け高さｈ１、ｈ２を小とした最小限の型付け加工によって十分な伸び特性を付与することが可能となる。このことは、型付けに起因してタイヤやベルトコード１０に与える損傷等を極力抑えることができることを意味する。すなわち、例えばタイヤ走行時のベルトコード１０の変形が型付けによって大きくなり、コード耐久性が悪化したり、加工の際モノフィラメントに与えるダメージが大きくなってコード自体の強度や疲労性を低下したりするのを回避でき、さらにはプライ厚さが同じ場合にもベルトプライ７ａ、７ｂ間相互におけるコード間距離を十分に確保できるなど総合的にタイヤの耐久性を向上することができるのである。
【００２６】
なお前記短軸方向の型付けピッチｐ１が３．０ｍｍ未満、および長軸方向の型付けピッチｐ２が５．０ｍｍ未満では、タイヤ内でのコード変形が大きくなり過ぎてコードの耐久性が悪化する。
【００２７】
また短軸方向の型付け高さｈ１が０．０５×ｐ１より大、および長軸方向の型付け高さｈ２が０．０５×ｐ２より大では、本願の如く太いモノフィラメント１０Ａを使用する場合、このモノフィラメント１０Ａに与えるダメージが大きくなりすぎ、コードの強度や耐疲労性の低下を招く。なお前記型付け高さｈ１が０．００２×ｐ１未満、型付け高さｈ２が０．００２×ｐ２未満の時、コードの伸び特性や耐久性の向上など型付けによる前記効果が見込めなくなる。また型付けピッチｐ１、ｐ２が５０ｍｍを越えたときにも、同様に、型付けによる前記効果が見込めなくなる。なお前記ピッチｐ１、ｐ２は、耐久性の観点から１０．０〜５０ｍｍとすることがより好ましい。
【００２８】
なおベルトコード１０では、型付けピッチｐ１と型付けピッチｐ２、型付け高さｈ１と型付け高さｈ２は、互いに独立して前記範囲内で自在に設定でき、また短軸型付けＸ１と長軸型付けＸ２との位相差も自在に設定できる。またベルトプライ７ａで用いるベルトコード１０と、ベルトプライ７ｂで用いるベルトコード１０との間で、コードの仕様、例えば材質、断面形状、サイズ、型付けピッチ、型付け高さ等を違えることができるが、同一仕様とすることが好ましい。
【００２９】
ここで、前記２軸型付けのベルトコード１０は、図６に示す如き方法で形成することができる。符号２０は、短軸型付けＸ１を行う例えば歯車状の一対の型付けローラであり、符号２１は、長軸型付けＸ２を行う例えば歯車状の一対の型付けローラである。そして、横長偏平断面を有する線素２２を型付けローラ２０、２０間および型付けローラ２１、２１間に順次通すことによって、前記２軸型付けが施される。
【００３０】
次に、本例では、ベルト層７の半径方向外側に、そのリフティングを防止し高速耐久性を高めるバンド層９を配している。このバンド層９は、図７に示すように、有機繊維のバンドコード１１の複数本を引き揃えたテープ状の帯状プライ１２をタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋巻きしてなる所謂エンドレス状のバンドプライ９Ａから形成される。なお帯状プライ１２の巾Ｗ１は６〜１５ｍｍが、形成作業性の観点から好ましい。
【００３１】
このバンドプライ９Ａは、ベルト層７の外端部のみを被覆するエッジバンド、或いは外端部を含むベルト層７全体を被覆するフルバンドとして形成でき、バンド層９は、エッジバンドとフルバンドとを混用することもできる。
【００３２】
また前記バンドコード１１としては、脂肪族ポリアミド繊維（例えばナイロン）、芳香族ポリアミド繊維（例えばアラミド）、ポリビニルアルコール繊維（例えばビニロン）、ポリエチレンテレフタレート繊維（例えばポリエステル）、およびポリエチレンナフタレート繊維（例えばポリエチレン２−６ナフタレート）などからなるコード、さらには脂肪族ポリアミド繊維のヤーンと芳香族ポリアミド繊維のヤーンとを撚り合わせた複合コードが好適に使用できる。
【００３３】
このようなバンド層９は、コード剛性が高い前記ベルト層７の特性とマッチングしてベルト外端部の動きを抑制することができ、車内騒音の大幅な低減を達成できる。
【００３４】
【実施例】
図１の構造をなすタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを、表１〜３に示す仕様により試作し、各試供タイヤのタイヤ重量、耐久性、操縦安定性、乗り心地性、車内騒音をテストし、その結果を表１〜３に示している。
【００３５】
（１）タイヤ重量
タイヤ１本当たりの重量を測定し、従来例を１００とする指数で表示している。指数は小さい方が軽量である。
【００３６】
（２）耐久性
試供タイヤをリム（１５ｘ６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて乗用車（２０００ｃｃ）の全輪に装着し、直径１４ｍの円を二つ合わせた８の字コースを５００回繰り返して８の字旋回した後、タイヤを解体しベルトコードの切断箇所を数えその数を従来例を１００とする指数で表示している。指数は小さい方が切断箇所が少なく良好である。
【００３７】
（３）操縦安定性
前記乗用車を用いてタイヤテストコースのドライアスファルト路を走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により１０点法で評価した。数値が大きいほど、操縦安定性に優れている。
【００３８】
（４）乗り心地
前記乗用車を用いて、ドライアスファルト路の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関してドライバーの官能評価を行い、１０点法で評価した。数値が大きいほど、乗り心地性に優れている。
【００３９】
（５）車内騒音
前記乗用車を用いて、スムース路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席での耳の高さ位置で測定した騒音レベルｄＢ（Ａ）を従来例を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど静かで良好である。
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
表の如く、実施例品は、軽量化を達成しながら、従来品のタイヤよりもさらに高いレベルで、操縦安定性、乗り心地性、耐久性、および車内騒音性をバランスよく向上できるのが確認できた。またこのような効果は、偏平率ＴＨ／ＴＷが０．６５以下のタイヤにより有効に発揮される。
【００４３】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、ベルトコードとして、所定の横長偏平断面をなしかつその断面の短軸方向および長軸方向への２軸型付けを施したモノフィラメントコードを用いているため、軽量化を達成しながら、操縦安定性、乗り心地性、及び耐久性をバランスよく向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】そのベルト層を拡大して示す断面図である。
【図３】ベルトコードの型付け状態および断面を示す線図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、らせん状型付けの特徴を説明する断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、２軸型付けの特徴の一つを説明する断面図である。
【図６】ベルトコードの形成方法の一例を示す線図である。
【図７】バンド層の帯状プライを示す斜視図である。
【符号の説明】
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
７ベルト層
７ａ、７ｂベルトプライ
９バンド層
１０ベルトコード
１０Ａモノフィラメント
１１バンドコード
１２帯状プライ
Ｘ１短軸方向型付け
Ｘ２長軸方向型付け

Claims

トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層とを具えた空気入りラジアルタイヤであって、
前記ベルト層は、金属製のベルトコードをタイヤ周方向に対して１５〜３０度の角度で配列した２枚のベルトプライからなりかつベルトコードをベルトプライ間で交差させるとともに、
前記ベルトコードは、コード高さＨをコード巾Ｗの０．６５〜０．９５倍とすることによりコード巾方向に長軸を有する横長偏平断面かつ断面積Ｓが０．０９〜０．２０mm2 の１本のモノフィラメントからなり、しかも長軸をベルト層の巾方向に揃えて配されるとともに、
前記モノフィラメントは、短軸方向に波状の凹凸を繰り返す短軸方向型付けと、長軸方向に波状の凹凸を繰り返す長軸方向型付けとを有する非螺旋の２軸型付けが施される一方、
前記短軸方向型付けは、短軸方向の型付けピッチｐ１を３．０ｍｍ以上かつ型付け高さｈ１を前記型付けピッチｐ１の０．００２〜０．０５倍とし、しかも
前記長軸方向型付けは、長軸方向の型付けピッチｐ２を５．０ｍｍ以上かつ型付け高さｈ２を前記型付けピッチｐ２の０．００２〜０．０５倍としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記短軸方向型付けの型付けピッチｐ１は１０．０〜５０．０ｍｍ、かつ前記長軸方向型付けの型付けピッチｐ２は１０．０〜５０．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記ベルト層の半径方向外側に、バンド層が配されるとともに、該バンド層は有機繊維のバンドコードの複数本を引き揃えたテープ状の帯状プライをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で螺旋巻きすることにより形成されることを特徴とする請求項１、又は２記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記バンドコードは、脂肪族ポリアミド繊維のコード、芳香族ポリアミド繊維のコード、ポリビニルアルコール繊維のコード、ポリエチレンテレフタレート繊維のコード、ポリエチレンナフタレート繊維のコード、又は脂肪族ポリアミド繊維のヤーンと芳香族ポリアミド繊維のヤーンとを撚り合わせた複合コードであることを特徴とする請求項３記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記タイヤ断面高さＴＨと、タイヤ巾ＴＷとの比である偏平率ＴＨ／ＴＷが０．６５以下であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の空気入りラジアルタイヤ。